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para discapacitados
UNIVERSIDAD PRIVADA DEL
NORTE CIENCIAS
ELABORACIÓN DE UN INTERRUPTOR CON SENSOR DE
SONIDO PARA DISCAPACITADOS
DEVELOPMENT OF A SWITCH WITH SOUND SENSOR FOR THE
DISABLED.
Emir De Lama C. (3)^ ; Johan Farro M. (2)^ ; Samantha Herrera M.(1)^ ; Lenny Lizano S. (1) (1) (^) Estudiante de la carrera de Ing. Industrial (UPN). (2) (^) Estudiante de la carrera de Ing. Civil (UPN). (3) (^) Estudiante de la carrera de Ing. Ambiental (UPN). Docente: Tatiana Nadezdina Leon Rojas Los Olivos, Lima, Perú Octubre – 2021
para discapacitados AGRADECIMIENTOS El presente proyecto de investigación fue realizado bajo la supervisión de la docente Tatiana Nadezdina Leon Rojas a quien le expresamos nuestro agradecimiento, por hacer posible la realización de este trabajo. Además, de agradecer por apoyarnos y brindarnos consejo para la mejora de nuestro proyecto. Mis sinceros agradecimientos a mis compañeros que dejaron de pasar tiempo con su familia, que dejaron de hacer otras actividades para enfocarse en el proyecto y poder realizarlo de la mejor manera. Agradezco también a algunas amistades que de una u otra forma trataron de ayudarnos buscando información sobre el proyecto, sobre donde podemos conseguir los materiales y explicarnos el funcionamiento de este trabajo.
para discapacitados ABSTRACT In this project we are going to build a device that helps us to perform some tasks in a simpler way for disabled people. It is a sound-activated switch, which will allow low-power equipment such as lamps, televisions, radios, stereos, etc. to be connected or disconnected at distances. Through noises produced by clapping, voices, knocks, clicks and other sound sources. The loads to be handled must work with 110 or 220 VAC and must not exceed 500 W. The sensitivity threshold is adjustable within a wide range, facilitating its adaptation to sounds of a certain intensity; for example, a loud cry or a loud palm. The load is switched on and off automatically whenever the sound level exceeds the previously set threshold. The system offers its maximum sensitivity for sounds with frequencies between 360Hz and 480Hz, but these limits can be altered by the user to suit their needs. The power stage is internally connected to the AC power line, where the user only has to plug the load into the system, provide the appropriate protections and clap or make a sound in the vicinity of the switch to activate or deactivate the load. The system uses an electret microphone as a sound sensor and basically consists of an active band pass filter, a voltage comparator, a monostable circuit, a flip-flop and a power interface. The connection and disconnection of the load is carried out by an electromechanical relay. The microphone converts incident sound waves, caused by voices, blows, etc., into equivalent electrical signals that are applied to the input of an active band-pass filter. The latter is developed around the operational amplifier and fulfills the basic function of providing a high gain for signals with frequencies between 360 Hz and 480 Hz. Palabras Claves: Interrupto activado por sonido, umbral, frecuencias, corriente, voltaje, circuito, potencia, ondas sonoras, amplificador operacional. Keywords: Sound activated switch, threshold, frequencies, current, voltage, circuit, power, sound waves, op amp
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1. INTRODUCCIÓN Un sensor de sonido es una máquina que detecta ondas mecánicas, ondas que dependen del medio de propagación, dentro de una frecuencia específica, es decir, capta las ondas del medio que se encuentran dentro de un espectro de frecuencias audibles por el ser humano (ondas que los seres humanos pueden percibir), su función es detectar medidas de presión de los sonidos la sensibilidad del sensor es adaptada a la sensibilidad del oído humano. En otras palabras, estos son los sonidos que tus oídos son capaces de escuchar. El sensor de sonido aporta un gran avance al mundo ya que es de fácil manejo y de una manera muy sencilla de construir dando aportes favorables a la tecnología. El sensor de luz da una gran ayuda a personas que sufran alguna deficiencia motriz, las dificultades motoras son aquellas deficiencias que provoca en el individuo que la padece alguna disfunción en el aparato locomotor. Como consecuencia se pueden producir limitaciones posturales, de desplazamiento o de coordinación del movimiento. Los principales problemas que puede generar la discapacidad motriz son varios, entre ellos podemos mencionar: movimientos incontrolados, dificultades de coordinación, alcance limitado, fuerza reducida, habla no inteligible, dificultad con la motricidad fina y gruesa, mala accesibilidad al medio ambiente, estas dificultades les impiden a personas que la sufren la incapacidad de realizar una diversa cantidad de actividades del día a día, este sensor aporta una ayuda ya que las personas que se ven privadas a realizar algunas actividades por sus deficiencias motoras tienen la facilidad de utilizar este medio para tener el manejo de la electricidad de sus hogares, trabajos, entre otros. El principal objetivo es realizar un interruptor con sensor de sonido capaz de hacer realizar actividades del hogar sin necesidad de realizar un desgaste físico, con la finalidad de beneficiar a personas discapacitadas.
para discapacitados Condensadores Se utilizan en circuitos electrónicos para diversas funciones como pueden ser acoplamientos de etapas, circuitos temporizadores, etc. Existen muchos tipos de condensadores en el mercado que se pueden clasificar por dos variables: forma y dieléctrico. También podemos clasificarlo en cilindros, constituidos por dos laminas muy finas de aluminio separadas por un dieléctrico maleable como el poliéster arrollado de manera que se consiguen condensadores de capacidad alta en un espacio reducido, no presentando polaridad y soportando tensiones elevadas (presentes en el circuito como son los condensadores de
. Los condensadores electrolíticos se caracterizan por un dieléctrico formado por una capa delgada de óxido de aluminio depositada sobre un de las armaduras, que son de aluminio. La capa de óxido se produce por un proceso electrolítico cuando se aplica la tensión a las armaduras. Su función fundamental es una alta capacidad a bajo volumen y tienen polaridad fija. Para los condensadores menores a la unidad de medida es el (pico faradio) y se expresa con una cifra de 3 números. Los dos primeros números expresan su significado por sí mismos, pero el tercero expresa el valor multiplicador de los dos primeros. Símbolo de un condensador Circuito integrado Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso. Los circuitos integrados usados en el proyecto son LM358 y CD
para discapacitados LED Los LEDS son diodos emisores de luz visibles utilizados tanto en aplicaciones domesticas como para aplicaciones industriales como indicadores de piloto, dispositivos de presentación numéricas entre otros, debido a su precio peso moderado y volumen reducido. Sus siglas provienen del inglés (Light Emitting Diode). Los LEDS pueden proporcionar luz en color azul, verde y rojo. El material de un LED está compuesto principalmente por una combinación semiconductora. El GaP se utiliza en los LED emisores de luz roja o verde; el GaAsP para los emisores de luz toja, amarilla o anaranjada y el GaAlAs para los LEDS de luz roja. Para los emisores azules se han estado usando materiales con SiC, GaN, ZnSe y ZnS. El fenómeno de emisión de luz de los LEDS está basado en la teoría de bandas, por lo cual, una tensión externa aplicada a una unión p-n polarizada directamente excita los electrones, de manera que son capaces de atravesar la banda de energía que separa las dos regiones. Si la energía es suficiente los electrones son capaces de atravesar la banda de energía que separa las dos regiones. Si la energía es suficiente los electrones escapan del material en forma de fotones. Cada material semiconductor tiene unas determinadas características que y por lo tanto una longitud de onda de la luz emitida.
3. METODOLOGÍA Cuando un aplauso es detectado por el micrófono (MIC), la señal se transmite a la entrada inversora del amplificador operacional. El amplificador operacional compara sus dos entradas y envía una señal, cuando hay señalen el micrófono, que dispara al temporizador 555 que está configurado como multivibrador monoestable. El pulso de salida del 555 activa las dos entradas de reloj de los 2 flip-flop tipo D del integrado 4013.El 4013 está configurado como contador de 3 estados, entonces serán necesarios dos aplausos antes que la salida Q1 del flip-flop pase al estado alto y active el transistor Q1, quea su vez activará el Relé RLA.El Relé que se presenta en el diagrama es de 5v y es necesaria la inclusión del resistor de 220 ohmios en serie para poder utilizarlo con 9 voltios. El diodo D1 se utiliza para proteger al transistor Q1.
para discapacitados 1 permitiendo conducir la energía hacia los condensadores electrolíticos para posteriormente ser transmitidos las resistencias hacia el triac y finalmente llevado a los diodos para ser usado como un medio de ecolocación.. Por otro lado, los transistores fueron colocados cerca de la parte posterior al triac muy cercano a los diodos por medio de la conductividad con el fin de que al momento de encenderse los diodos permita la activación del potenciómetro y envié una señal al temporizador para asi poder producir un sonido en el micrófono pequeño que hará que el discapacitado se guie del zumbido para poder moverse con mayor facilidad véase la figura 3.2.2. Fig.3.2.2. Diseño a escala de nuestro prototipo donde se observa el funcionamiento de sus piezas y como estos son conducidos por medio de los circuitos eléctricos para así poder reproducir un zumbido a través de una serie de procesos eléctricos y de energía. Finalmente, el prototipo es un aspecto importante en el uso de producir un adecuado sistema eléctrico hecho a la medida del empleo de pacientes con discapacidad por su desplazamiento y movimiento sensorio espacial para así poder realizar distintas labores cotidianas de su vida diaria y a su vez nos permite entender la conductividad eléctrica de cargas eléctricas. 3.3. Programación/Cálculos Para el funcionamiento y control del interruptor con sensor de sonido, se detecta mediante un sonido especial, en vez de utilizar un pulsador. El panel de control de dicho control es mostrado en la figura 3.3.1. Este panel fue diseñado para visualizar los datos del sensor, Del Led y ver el estado en el que se encuentra para dicha activación. Por otro lado, en la parte izquierda podemos ver las salidas: Analógica y Digital, en la parte superior vemos lo que es el Led y la sensibilidad, en la parte inferior vemos lo que es la alimentación del Led y en la parte derecha se observa el micrófono.
para discapacitados 1 Fig. 3.3.1 Panel de control del programa para la activación del interruptor con sensor de sonido y sus partes [ 3 ] Para concluir con esto, vamos a usar la salida digital D0 como señal para encender un LED, de forma que cuando demos una palmada, un silbido o hagamos algún ruido un poco alto, se encienda o se apague un LED. En la figura 3.3.2. Si hemos conectado bien el sensor, se debería iluminar el LED de alimentación. El de salida digital accionada puede o no estar encendido. Para esto Sólo necesitamos conectar el pin D0 y los dos pines de alimentación, tal como se ve en el diagrama electrónico y el montaje en la protoboard. El pin A0 nos devuelve un valor entre 0 y 1023 en función del volumen del sonido que esté registrando. Las conexiones serían las mismas, pero conectando la salida A0 del sensor a cualquier entrada analógica del Arduino. Podéis desconectar la salida D0 o dejarla conectada y seguir usándola. El potenciómetro del sensor serviría en este caso para fijar la sensibilidad del
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